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复合材料传动轴作为旋转机械的一类新兴核心部件,由于其比刚度大,比强度高等突出优点,在航空、汽车、船的动力系统中,应用越来越广泛。而复合材料自身具有很高的内阻,导致传动轴存在自激振动的诱导因素,这对高速旋转下的复合材料传动轴的动力稳定性将带来十分不利的影响。因此建立精确的复合材料传动轴阻尼模型,对于揭示材料阻尼对传动轴的动力学特性的作用机理和影响规律,具有重要的指导意义。 本文从复合材料薄壁梁结构理论出发,引入横向剪切变形,对传统的复合材料薄壁梁理论进行改进,导出了考虑横向剪切的薄壁轴的应变能、耗散能和动能。基于Hamilton原理建立轴的运动方程,采用Galerkin法和复特征值法确定了复合材料薄壁轴的结构阻尼,揭示了纤维铺层角、铺层方式、边界条件、薄壁轴的长径比以及剪切变形对阻尼性能的影响。 引入传动轴的旋转因素,建立了具有材料内阻的旋转复合材料传动轴模型,并据此预测具有材料内阻的复合材料传动轴的固有频率、临界转速和失稳阈等系统动力学特性。 在上述研究的基础上,引入不平衡刚盘影响因素,建立了完整的考虑材料内阻影响的旋转复合材料不平衡传动轴转子系统的振动分析模型。系统地研究了复合材料内阻性能,揭示了复合材料内阻对旋转复合材料传动轴转子系统的稳定性以及动力学响应的影响。 研究了复合材料传动轴的几何非线性振动,对非线性偏微分振动方程组进行模态缩聚,获得了传动轴系统的降维动力学模型,利用四阶龙格-库塔法对横向振动非线性模型进行数值模拟,揭示了旋转速度、偏心距,内阻以及外阻等不同因素对传动轴非线性振动的影响。